高速钢轧辊研究的新进展

　　1高速钢轧辊的特点

　　1988年铸造高速钢轧辊首先在日本得到成功应用，20年来对其的研究和应用取得了较大进展。高速钢轧辊主要具有以下特点：

　　(1)碳化物硬度高。一般采用高C、高V型高速钢制作，并含有较多Cr、Mo、W、Nb和Co等元素，在凝固和热处理过程中，这些合金元素形成了一次和二次碳化物，几种碳化物硬度的比较见图1。高铬铸铁轧辊碳化物为M7C3(HV2500)和M23C6(HVl600)，无限冷硬铸铁轧辊中的碳化物为Fe3C(HVl300)，而高速钢轧辊碳化物为MC(HV3000)、M7C3(HV2500)和M6C(HV2000)，因而耐磨性较好。另外，随着V含量的增加，呈骨骼状的M6C型碳化物向呈粒状的VC型转化。典型高速钢轧辊组织见图2。

　　(2)热稳定性好。由于轧辊中含有较多的W、Cr、Mo、V、Nb等元素，因此具有较好的热稳定性。高速钢轧辊在600℃时硬度仍保持有HV500，尤其在添加了分布于基体组织的Co元素时，这种倾向更加明显，从而大大提高了轧辊的耐磨性。

　　(3)淬透性好。高速钢轧辊具有均匀的淬透性[1]，在室温、工作层50mm范围内，从轧辊表面到芯部的硬度降小于HS3;而在同样条件下，普通无限冷硬铸铁轧辊硬度降为HSl0。良好的淬透性可确保轧辊从外到内具有均匀的耐磨性。

　　(4)优良的强韧性。高速钢轧辊与一般的无限冷硬铸铁、高铬铸铁和半钢轧辊的抗拉强度和断裂韧性值(K1c)比较见图3。与一般材料相比，除半钢轧辊外，高速钢轧辊具有较高的抗拉强度和几乎相等的断裂韧性值。

　　(5)良好的氧化膜形成能力。轧制过程中如果在轧辊表面形成连续、致密、均匀、粘结性好的氧化膜，不但可降低轧辊与轧材间的摩擦系数，而且可提高轧材尺寸精度和表面质量。普通轧辊使用初期由于无氧化膜保护而磨损较大。但高速钢轧辊在使用中能很快形成氧化膜[2]，因而高速钢轧辊的使用初期磨损较低，提高了轧辊的耐磨性。

　　(6)良好的抗热裂性。高速钢特有的组织，使其能有效地抑制裂纹的形成和扩展，因此其比高铬铸铁轧辊具有更好的抗热裂性。这样，若发生一般性生产事故，可通过正常磨削量或附加很小的磨削量即可消除事故带来的影响，使处理过程更加简化，并可节约成本。

　　(7)良好的耐磨性。不同材质的轧辊在不同的带钢热连轧机架上每个换辊周期的轧钢量不同，与半钢、高铬铸铁和高镍铬无限冷硬铸铁轧辊相比，高速钢轧辊的轧制吨位大幅度提高，F1～F4机架约为10000t，F5机架约为6000t，显示其具有良好的耐磨性。高速钢轧辊轧制吨位的增加，使其辊耗明显下降，在相同轧制条件下，高速钢轧辊的辊耗在F1机架是高铬铸铁轧辊的1/5，在F2机架是高铬铸铁轧辊的1/7，在F4机架是高镍铬无限冷硬铸铁轧辊的1/13，在F5机架是高镍铬无限冷硬铸铁轧辊的1/8。